湖北理工学院EDA技术及应用设计报告

宜兴工程学院，

电气与电子信息工程学院

《EDA技术及应用》

设计报告

名称：基于FPGA的正弦函数发生器的实现

（100KHZ-200KHZ,步进为1KHZ）专业名称：电气工程及其自动化

班级： 11级电气（1）班

学号： 2011402201

姓名：

同组人：

指导教师：邓彬伟

设计时间：2014年9月15日——9月26日设计地点： 3号楼 404教室

任务书

设计题目：基于FPGA的正弦函数发生器的实现（100KHZ-200KHZ，步进为1KHZ）教学院：电气学院专业班级：电气工程及其自动化（1）班学生姓名：

学号： 2011402201 指导教师：邓彬伟

1．主要内容

1.利用EDA开发系统、Quartus II 软件实现数字信号发生器的设计；

2.根据整体电路的工作原理，完成各个子模块的设计及实现；

3.该数字信号发生器能够产生余弦信号；

4.产生的波形信号频率可通过按键进行调节，调节频率在100KHZ-200KHZ，步进为1KHZ。

2．基本要求

设计报告：不少于5000字，Ａ４幅面，统一复印封面。

①封面、设计任务书

②目录

1）系统设计原理说明及实现方案论证；（综述、任务详解及设计思路等）

2）系统硬件设计；

3）系统软件设计；

4）系统调试；（调试步骤、方法及调试过程中的问题及如何解决等）

5）结果分析及展望；（最后的结果成功点和不足之处、总结及改进等）

③附录---参考文献

3．进度安排

设计各阶段名称起止日期

1 查阅DDS原理相关资料2014.9.15 --- 2014.9.16

2 讲解DDS原理，verilog程序语言等2014.9.17 --- 2014.9.18

3 锁存器原理与数码显示程序的讲解2014.9.19 --- 2014.9.22

4 硬件与软件设计，程序调试，撰写报告2014.9.23 --- 2014.9.24

5 完善报告，答辩2014.9.25 --- 2014.9.2

6 4、设计考核办法与成绩评定

根据过程、报告、答辩等确定设计成绩，成绩按得分0～100分，可分为优、良、中、及格、不及格五等。

评定项目基本内涵分值

设计考勤考勤、自行设计、按进度完成任务等情况10

设计调试软硬件调试过程及完成情况50

设计答辩回答问题等情况10

设计报告完成情况、报告规范性、创新性、雷同率等情况30

90～100分：优；80～89分：良；70～79分：中；60～69分，及格；60分以下：不及格5．主要参考文献

[1]谭会生，张昌凡等. EDA技术及应用（第二版[M]）. 西安：西安电子科技大学出版社，2004.

[2]李国丽，朱维勇，栾铭.EDA与数字系统设计[M].北京：机械工业出版社，2004.1.4-10.

[3]薛文.DDS任意波形发生器的设计与实现[D]:[硕士学位论文].南京.南京理工大学,2004

[4]高琴,姜寿山,魏忠义.基于FPGA的DDS信号源设计与实现[J].西安工程科技学院学报,2006.

[7]杨丽,李镇,孙厚军.基于FPGA的多波形信号发生器[J].无线电工程,2005,35(7)：46-48.

[8]洪嘉,彭启琮,基于FPGA的数字中频信号发生器硬件设计[J].信息技术,2005.

[9]杜培明.基于FPGA动态信号产生器设计[J].现代电子技术,2006.

[10]莫小灵.正弦信号发生器的FPGA实现[J].新余高专学报,2006.

[11]Sergio Franco. Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits. 西安：西安交通大学出版社,2004.

教研室主任：胡学芝

2014年9月1 日

目录

摘要 (2)

1设计原理及要求 (3)

2设计论证方案 (4)

方案一 (4)

方案二 (4)

方案三 (4)

方案确定 (5)

3 硬件部分 (5)

输入部分 (5)

4 软件部分 (5)

余弦波数据获取 (6)

输出波形频率 (6)

5系统调试 (7)

仿真结果 (7)

仿真结果分析 (7)

结果展望 (7)

总结 (8)

主要参考文献 (9)

附录 (10)

基于FPGA的正弦函数发生器的实现

(100KHZ-200KHZ，步进位1KHZ )

摘要

信号发生器是一种常用的信号源，和示波器、电压表、频率计等仪器一样是最普遍、最基本也是应用最广泛的的电子仪器之一，几乎所有电参量的测量都要用到波形发生器。不论是在生产还是在科研与教学上，波形发生器都是电子工程师信号仿真试验的最佳工具。随着现代电子技术的飞速发展，现代电子测量工作对波形发生器的性能提出了更高的要求，不仅要求能产生正弦波、方波等标准波形，还能根据需要产生任意波形，且操作方便，输出波形质量好，输出频率范围宽，输出频率稳定度、准确度及分辨率高，频率转换速度快且频率转换时输出波形相位连续等。而传统波形发生器采用专用芯片，成本高，控制方式不灵活，已经越来越不能满足现代电子测量的需要，正逐步退出历史舞台。可见，为适应现代电子技术的不断发展和市场要求，研究制作高性能的任意波形发生器十分有必要，而且意义重大。

本文所设计的内容就是基于Altera公司的现场可编程门阵列（FPGA）实现数字信号发生器的设计，FPGA具有密度高，功耗低，体积小，可靠性高等特点，设计时可以不必过多考虑具体硬件连接。

采用FPGA现场可编程门阵列为控制核心，通过硬件描述语言Verilog编程，在QuartusII仿真平台上编译、仿真、调试，并下载到FPGA芯片上，通过严格的测试后，能够较准确地测量余弦信号的频率，而且还能对其他多种物理量进行测量和调节，使输出余弦波形的变化频率在100KHZ—200KHZ，步进为1KHZ。

关键词：硬件描述语言. 现场可编程门阵列, 频率计, 频率测量